本實用新型涉及工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，特別是一種全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)。
背景技術：
工業(yè)循環(huán)冷卻水現(xiàn)狀
循環(huán)水廣泛應用于鋼鐵、能源（電力）、化工、輕工、食品、中央商務樓、商場、賓館、文化設施的中央空調等各大工業(yè)領域。在工業(yè)生產中，為了避免由于設備升溫導致生產過程無法順利進行，必須進行冷卻。水的化學穩(wěn)定性好、沸點高、熱容量大，同時水的來源廣且易于輸配、價格低廉，為此，水常作為冷卻介質用于工業(yè)生產中，稱之為冷卻水。據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)用水平均約占城市用水總量的 80%，而其中工業(yè)冷卻水所占比重最大。
然而，現(xiàn)如今全世界水資源緊張，為提高水資源的利用率，并且達到冷卻目的，大多數(shù)企業(yè)采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，冷卻水可以重復利用，水經過換熱器后溫度升高，由冷卻設備將水溫降低，再由泵將其送回換熱器，從而循環(huán)使用于同一生產過程，大大提高了冷卻水的利用率。
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產生的問題
敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于冷卻水接觸空氣蒸發(fā)，鹽類及有機物質濃縮，換熱設備就會出現(xiàn)積垢、腐蝕及微生物滋生等問題。長期使用必然會影響生產設備的正常運行及安全生產，造成巨大的經濟損失。 一般的天然水中都溶解有重碳酸鹽，這種鹽是冷卻水發(fā)生水垢附著的主要成分。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中重碳酸鹽由于濃縮而濃度增加，濃度達到飽和時則會在換熱設備上沉積無機鹽水垢。進入夏季時，由于循環(huán)水系統(tǒng)溫度升高，會滋生大量藻類和細菌，在換熱面上就產生大量的生物粘泥污垢，這種污垢粘性較大，嚴重影響熱量傳導。還有些地區(qū)風沙較大，或者循環(huán)水系統(tǒng)的補水濁度太高，在循環(huán)過程中容易產生泥沙沉積垢，也會影響熱量傳導。
換熱器表面污垢的累積會造成換熱設備傳熱效率的嚴重降低，影響工廠產量，甚至會造成管道堵塞問題。對于碳鋼制成的換熱器，長期使用循環(huán)冷卻水，會發(fā)生腐蝕穿孔。
長久以來，在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)防除阻垢技術上，化學法是被廣泛使用的，并且在一定程度上頗有成效。但同時也暴露了一些問題，比如投加化學藥劑于冷卻水中，會造成受納水體的污染，增加固態(tài)廢物和產生新的污染物，在溫度適宜時還會滋生細菌和藻類；還有化學藥品和水體的針對性比較強，當水體發(fā)生變化時，需要及時改變加藥量或加藥品種，化學法對工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)只是起到了緩解的作用，為了保持循環(huán)水的良好的狀態(tài)需要定期排污，及補充大量的新水。這不僅浪費水源、增加運行費用和購買藥品費用，同時也不易管理等。所以多年來水處理的專家們一直致力于探索一些運行簡單、除垢有效并且不會對環(huán)境造成二次污染的物理方法。
國內外研究存在的不足
目前，國內外在工業(yè)循環(huán)冷卻水防除阻垢方面的研究有很多。眾多研究者們起初最關注的是哪些處理技術能夠高效地阻止或去除循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的積垢，而往往忽視了這些處理技術所帶來的后續(xù)問題，比如二次污染或者浪費水資源等。隨著世界各國對環(huán)境保護及資源節(jié)約問題的重視，研究者們也在積極探索一些既能夠實現(xiàn)高效防除阻垢又不會對環(huán)境造成污染的技術方法。物理法防除阻垢技術以其零污染、運行簡單等優(yōu)點日益受到人們的重視并迅速得到了發(fā)展，然而在研究中尚存在一些不足亟待彌補。
技術實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于提供一種全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)，主要解決上述現(xiàn)有技術所存在的技術問題，經過本實用新型處理過的循環(huán)冷卻水中的成垢物質和水中雜質大量減少，沒有被吸附的易結垢的離子在特殊電極的作用下形成水合離子，也減少了再結垢的機會。本實用新型非常適合應用在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，本實用新型可以保證閉式循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水不結垢，并可以慢慢清除已經結的老垢，清除老垢后還可以在換熱壁面上形成保護膜，又具有高精度的過濾功能，使用本實用新型一個月左右就可以明顯發(fā)現(xiàn)循環(huán)冷卻水變得清澈，結垢情況得到明顯緩解或解除。
為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：
一種全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)，其特征在于：它包括一根進水母管、一根出水母管、若干吸垢和過濾模塊、電控系統(tǒng)、高壓氣系統(tǒng)、排污系統(tǒng)；其中：
該吸垢和過濾模塊包括：處理器、吸垢和過濾電極、殺菌滅藻電極、布氣管、上聯(lián)三通、下聯(lián)三通、閥門控制器；
該排污系統(tǒng)包括排污母管、排污罐、排水泵；
在進水母管和出水母管之間，通過上聯(lián)三通和下聯(lián)三通連接若干個吸垢和過濾模塊；在上聯(lián)三通中，上出口與出水母管連接，左出口與處理器連接，下端與閥門控制器連接；在下聯(lián)三通中，下出口與進水母管連接，左出口與處理器連接，上出口和排污母管連接，上端與閥門控制器連接；在上聯(lián)三通和下聯(lián)三通中均有活塞，通過連桿連接；上聯(lián)三通和下聯(lián)三通通過閥門控制器進行連接和控制，并組成兩個三通閥聯(lián)動裝置；
每個處理器里還設有吸垢和過濾電極和殺菌滅藻電極；在吸垢和過濾電極的上方設有布氣管，其上安裝有電磁閥門并和高壓氣系統(tǒng)的出氣母管連接。
所述的全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)，其特征在于：該吸垢和過濾電極安裝在殺菌滅藻電極的外側，吸垢和過濾電極是一個圓筒狀，其上面也有鈦合金網覆蓋，組成一個過濾網的結構；吸垢和過濾電極的下端通過密封圈和處理器固定并密封。
所述的全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)，其特征在于：該殺菌滅藻電極通過絕緣支架安裝在吸垢和過濾電極的內部。
所述的全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)，其特征在于：該排污母管的出口通過電磁閥門分別和兩個排污罐連接，排污罐里面分別設有污垢篩網和過濾池，過濾池下設有電磁閥和排水泵連接，其出口和出水母管連接。
針對循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題，實用新型全自動工業(yè)循環(huán)水凈化及污垢處理系統(tǒng)具有如下特點:
1、應用純物理的方法，完全取代循環(huán)水的化學加藥系統(tǒng)，具有化學加藥的全部功能。
2、由于是純物理方法處理循環(huán)水，不會在水體增加新的固廢，也不會產生二次污染。
3、持續(xù)不斷的提取水體中的成功物質，降低循環(huán)水的硬度和電導率。
4、具有很好的絮凝和微濾功能，使用一段時間后可以使循環(huán)水變得清澈。
5、可以提高循環(huán)水的溶解性，將換熱面上已有的老垢逐漸溶解掉，實現(xiàn)除垢的目的。
6、可以使水體中的成垢離子形成水合離子，減少再結垢的機會，實現(xiàn)防垢的目的。
7、有一定的廢水處理功能，能夠分解一定量的含油污水。
8、有很好的除銹、除色、除臭、殺菌、滅藻等功能。
9、持續(xù)不斷的將水體中的污垢及各種固廢物排出水體系統(tǒng)之外，并保證循環(huán)水永遠不用換水、不用排污，能保證不用定期更換循環(huán)水，100%的做到“廢水零排放”。
10、采用了電力自動脫垢和高壓氣相結合的強制反清洗技術，確保了本實用新型長期高效的工作。
11、采用自行設計的雙聯(lián)動三通閥控制系統(tǒng)，自動化程度高，造價低，運行穩(wěn)定。
12、采用自行設計的雙聯(lián)排污罐技術和引流技術，不會向外排出一滴廢水，將過濾物直接變成含水量比壓濾機處理后還低的污泥。
13、本實用新型中的電極同時采用了特殊涂層保護和電氣保護，大大延長了使用壽命和工作的穩(wěn)定性。
14、上述過程全部實現(xiàn)自動控制，運行中只用電力，無需人工操作和維護。
本實用新型給用戶帶來的收益：
1、是純粹物理法防除垢工藝的技術，不用任何化學藥品，即不會有化學廢物產生，不污染環(huán)境、沒有二次污染，不會有罰款的機會。
2、循環(huán)水每天不排污，循環(huán)水體永遠不用換水，杜絕換水排污費和節(jié)約大量的購買水的費用，同時節(jié)約大量的水資源。
3、循環(huán)水體不再需要進行化學加藥處理，節(jié)省了基建、設備購置和藥劑的消耗等相關費用，同時降低運行及維護等費用。
4、本實用新型系統(tǒng)不產生處理廢水，直接將污垢和水體中的懸浮物處理成固態(tài)，可以以固廢的方式進行處理。
5、使換熱設備始終保持在無垢狀態(tài)下運行，保持了效率，極大的減少了換熱過程能源損失，提高了設備運行的經濟性和安全性。
6、有效減少循環(huán)介質的流動阻力，降低循環(huán)泵的電耗。
7、實現(xiàn)在線防垢、除垢和過濾，減少停機除垢或清淤泥等，所造成的直接和間接經濟損失。
8、消除為除垢而定期做化學或物理清冼發(fā)生的設備折舊、人工和消耗材料等費用。
9、降低設備由于結垢和腐蝕而引起的垢下腐蝕、氧化腐蝕所發(fā)生的材料更換及維修費用，延長了設備的使用壽命。
附圖說明
圖1為本實用新型系統(tǒng)的的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。
請參閱圖1，本實用新型揭示了全自動工業(yè)循環(huán)冷卻水凈化及污垢處理系統(tǒng)。如圖所示：它包括進水母管1、出水母管2、吸垢和過濾模塊3、電控系統(tǒng)4、高壓氣系統(tǒng)5、排污系統(tǒng)6。
其中：吸垢和過濾模塊3包括：處理器3.1、吸垢和過濾電極3.2、殺菌滅藻電極3.3、布氣管3.4、上聯(lián)三通3.5、下聯(lián)三通3.6、閥門控制器3.7。
其中：排污系統(tǒng)6包括：排污母管6.1、排污罐6.2、排水泵6.3。
在進水母管1和出水母管2之間，通過上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6連接若干個吸垢和過濾模塊3。
如圖所示，在上聯(lián)三通3.5中，上出口與出水母管2連接，左出口與處理器3.1連接，下端與閥門控制器3.7連接。
如圖所示，在下聯(lián)三通3.6中，下出口與進水母管1連接，左出口與處理器3.1連接，上出口和排污母管6.1連接，上端與閥門控制器3.7連接。
如圖所示，在上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6中均有活塞，通過連桿連接，在閥門控制器3.7控制下，可以上下移動。
上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6通過閥門控制器3.7進行連接和控制，并組成兩個三通閥聯(lián)動裝置。
如圖所示，每個處理器3.1里還設有吸垢和過濾電極3.2和殺菌滅藻電極3.3，并分別接受來自電控系統(tǒng)4的不同電信號。在吸垢和過濾電極3.2的上方設有布氣管3.4，其上安裝有電磁閥門并和高壓氣系統(tǒng)5的出氣母管連接。
吸垢和過濾電極3.2安裝在殺菌滅藻電極3.3的外側，吸垢和過濾電極3.2是一個圓筒狀，由鈦合金網加特殊涂層制作，如圖所示，其上面也有鈦合金網覆蓋，組成一個類似過濾網的結構。吸垢和過濾電極3.2的下端通過密封圈和處理器3.1固定并密封，以確保從進水母管1來的水先通過吸垢和過濾電極3.2的內側。
殺菌滅藻電極3.3通過絕緣支架安裝在吸垢和過濾電極3.2的內部，它由鈦合金網加特殊涂層制作，根據(jù)實際應用需要可以做成單電極或但雙電極，也可以制作成三維電極。
排污母管6.1的出口通過電磁閥門分別和兩個排污罐6.2連接，排污罐里面分別設有污垢篩網和過濾池，過濾池下設有電磁閥和排水泵6.3連接，其出口和出水母管2連接。
設有電控系統(tǒng)4，給每個吸垢和過濾電極3.2和殺菌滅藻電極3.3提供多種形式的電信號；給每個閥門控制器3.7及各個電磁閥提供控制邏輯信號，以實現(xiàn)自動控制和循環(huán)水處理等功能。
設有高壓氣系統(tǒng)5，在每個吸垢和過濾模塊3安裝有布氣管3.4，用來確保吸垢和過濾模塊3快速進行反沖洗。
本實用新型工作過程和工作原理
（1）正常吸垢和過濾
在本實用新型正式啟動之前，電控系統(tǒng)4發(fā)出邏輯控制信號，將高壓氣系統(tǒng)5中的脈沖電磁全部關閉，將排污系統(tǒng)6中的電磁閥全部關閉。
將吸垢和過濾模塊3中的上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6中的活塞位置定在圖中模塊1的位置，即活塞處在最高位置，此時下聯(lián)三通3.6將進水母管1和處理器3.1進口連通，將處理器3.1進口和排污母管6.1隔離。上聯(lián)三通3.5將處理器3.1的出口和出水母管2連接。
待處理的循環(huán)冷卻水由進水母管1通過下聯(lián)三通3.6和處理器3.1進口進入到處理器3.1的內部，循環(huán)冷卻水首先殺菌滅藻電極3.3處理，起到殺菌滅藻的作用。同時在吸垢和過濾電極3.2上吸附水垢，由于該電極是由鈦合金網和特殊涂層構成，水垢很快就將電極的網眼堵塞，這樣就在進水側形成濾餅，該濾餅就很好的過濾功能，能夠將流經該電極的雜物節(jié)流過濾，另外濾餅的過濾精度比較高，可以達到微米級過濾。
（2）高壓氣清堵和除垢
隨著水垢吸附量的增大以及濾餅厚度的增加，處理器3.1的前后差壓增大，達到一定程度時需要對吸垢和過濾電極3.2進行清除水垢和濾餅。
電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制閥門控制器3.7將上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6中的活塞移動到模塊2的位置。此時，處理器3.1的進口與進水母管1隔離，處理器3.1的出口與出水母管2隔離，處理器3.1的進口與排污母管6.1連通，由于此時排污系統(tǒng)6的電磁閥門全部處在關閉狀態(tài)，處理器3.1里面的水并沒有排出。此時電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制吸垢和過濾電極3.2自動脫垢，即使水垢剝離電極，由于電極吸垢量較大，有時水垢短時間不能自動脫落，這時就需要外力加快處理速度。
電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制其中一個排污罐6.2上面的電磁閥打開，在處理器3.1里面的水被排到排污罐6.2的同時，電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制該處理器3.1上面的高壓氣脈沖電磁閥開啟，高壓氣通過布氣管3.4在處理器3.1里向吸垢和過濾電極3.2產生高壓沖擊擾動，加快水垢和濾餅的脫落，并隨水流通過排污母管6.1排放到排污罐6.2里面。此時，處理器3.1里的水垢和濾餅大部分已經被清除，也可能還有殘留物，可以再多次開啟脈沖電磁閥進行高壓氣清理。
（3）反沖洗
電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制閥門控制器3.7將上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6中的活塞移動到模塊3的位置。此時，處理器3.1的進口與進水母管1還是隔離，處理器3.1的出口與出水母管2改變?yōu)檫B通，處理器3.1的進口與排污母管6.1繼續(xù)連通。此時，循環(huán)冷卻水就從處理器3.1的出口進入，即從吸垢和過濾電極3.2的外側進入到內側進行反沖洗后，再從處理器3.1的進口排出，通過排污母管6.1到達排污罐6.2中。在這個過程中，也可以開啟高壓氣脈沖電磁閥進出高壓氣配合進行，提高反沖洗效果，縮短反沖洗時間。
（4）排污處理
如圖所示，并排設置了兩個同樣的排污罐6.2，通過電磁閥可以互相切換應用。在排污罐6.2里里面還設有過濾網，過濾網的精度在100目左右，并進行了防粘附處理，在過濾網的下部還設有過濾池，在排污罐6.2的上下設有電磁閥，在排污罐6.2出口母管上還設有排水泵6.3。
上述過程中的水垢和濾餅等雜志全部排放到了排污罐6.2里，大體積雜質被過濾網隔離，廢水被過濾到過濾池里面，當水位到達一定程度時，啟動排水泵6.3，將水直接輸送到出水母管2里面。
由于設置了兩個排污罐6.2，根據(jù)排污量的大小來設計其體積，要保證一個過濾罐至少能夠使用一星期以上，這樣就可以保證被節(jié)流的雜質有充分的時間進行過濾，同時過濾網里面引進空氣流通，實現(xiàn)自然風干，從而保證了本過濾物的含水量比較低。經過風干的過濾物可以當做固廢進行處理，實現(xiàn)了不排放一滴廢水的真正意義上的“廢水零排放”。
（5）再回復到正常吸垢和過濾狀態(tài)
上述過程完成后，電控系統(tǒng)4發(fā)出信號，控制閥門控制器3.7將上聯(lián)三通3.5和下聯(lián)三通3.6中的活塞移動到模塊4的位置。此時下聯(lián)三通3.6將進水母管1和處理器3.1進口連通，將處理器3.1進口和排污母管6.1隔離。上聯(lián)三通3.5將處理器3.1的出口和出水母管2連接，系統(tǒng)恢復正常的吸垢和過濾，已經殺菌滅藻等處理功能。
上述過程循環(huán)往復依次進行，實現(xiàn)全自動的高效的循環(huán)水處理功能。
（6）處理器工作機理
本實用新型集合了物理方法防垢除垢技術的高頻電磁場共振技術、掃頻電場共振技術、高頻脈沖共振技術等，以及電化學領域的多種前沿先進技術。
在吸垢和過濾電極3.2上加油偏執(zhí)電流和方波信號，在吸垢和過濾電極3.2附近形成了一個堿性區(qū)域，增大了水中CO2的溶解度，從而促進了CO32－的形成，冷卻水中的成垢離子Ca2+為活潑金屬離子，Ca2+不會被電化學還原，也不參與電極反應，Ca2+會在電場的作用下被吸引到陰極附近，與吸垢和過濾電極3.2附近大量的CO32－生成碳酸鈣沉淀析出，沉淀會沉積于電解槽的陰極表面。另外在吸垢和過濾電極3.2表面涂有特殊層，不但能夠有效保護電極，還能提高電流效果，還提供很多的析晶點加快水垢的沉積。另外，水是極性分子，在特殊電場的作用下，水分子的電偶極矩增大，水分子的排列趨向有序，水分子的正負極會吸引相反極性的離子，與之結合。吸垢和過濾電極3.2會吸附在冷卻水中的陽離子Ca2+的周圍，結合形成水合離子[Ca（H2O）4] 2+，降低了水中Ca2+的含量，從而減小了成垢離子形成鹽垢的機會，實現(xiàn)防除阻垢。
吸垢和過濾電極3.2采用3mm的鈦合金網加工而成，在吸垢水垢的過程中，網眼很快就被吸附的水垢堵塞，此時水垢還在不斷的被吸附，水中的雜物就被阻擋在吸垢和過濾電極3.2的內側，從而形成濾餅，此時就形成了濾餅過濾，由于濾餅比較致密，從而提高了過濾精度，隨著吸垢量的增加和濾餅的加厚，造成阻力增大，過濾量減小，需要進行除垢和反沖洗，來恢復當初的運行狀態(tài)。
殺菌滅藻電極3.3 也是由鈦合金網加特殊涂層制成，具有比表面積大、傳質效果好、單位時空產率和電流效率高，以及具有電催化作用等特點，還具有電催化反應速度快，電流密度高，能在較低的過電位下進行，運行穩(wěn)定、耐蝕，具有一定的機械強度，使用壽命長等特點。在殺菌滅藻電極3.3上有掃頻信號和脈沖信號，在電極表面發(fā)生的多相催化反應，在溶液中發(fā)生的均相催化反應，產生了高效的殺菌滅藻效果。
經過本實用新型處理過的循環(huán)冷卻水中的成垢物質和水中雜質大量減少，沒有被吸附的易結垢的離子在特殊電極的作用下形成水合離子，也減少了再結垢的機會。本實用新型非常適合應用在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，本實用新型可以保證閉式循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水不結垢，并可以慢慢清除已經結的老垢，清除老垢后還可以在換熱壁面上形成保護膜，又具有高精度的過濾功能，使用本實用新型一個月左右就可以明顯發(fā)現(xiàn)循環(huán)冷卻水變得清澈，結垢情況得到明顯緩解或解除。尤其適用于高污染、高濁度、高ss的中水回用的循環(huán)水系統(tǒng)。具有防垢除垢功能、循環(huán)水凈化功能、有機物分解功能、高效殺菌滅藻和消毒功能。本實用新型基于特殊的電化學原理，它兼?zhèn)淞穗娮臃拦赋讣夹g和微濾技術在水處理領域的諸多優(yōu)點，具有獨特的技術特點和功能性。
將循環(huán)冷卻水的綜合處理和水體的過濾通過一種設備同時進行，而且實現(xiàn)全自動反沖洗，是本實用新型的技術主要的技術特點。
這里本實用新型的描述和應用是說明性的，并非想將本實用新型的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質特征的情況下，本實用新型可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本實用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。